牛粪便好氧发酵堆肥工艺综合控制项目解决方案

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T?T0?KteB2B1t

T0 ———环境温度( ℃) ；T ———发酵温度( ℃) ；t ———发酵时间(天)；K ,B1 ,B2 为回归系数。

- d CtPd t = 0. 0128[3. 3QP(23 + Q) ] Ct (mO2/kgDs)

式中的Ct 为每天每kg 干固体中剩余可降解有机物参与氧化反应所要消耗的氧量,t 为时间,Q 为气量。该式描述了消化污染性固体废弃物堆肥过程中可降解有机物的降解规律,可用作模拟消化污染性固体废弃物堆肥过程的计算机动力学模型,通过模拟获得堆肥供气系统设计的有关数据。

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一次发酵曲线模型

通过该数学模型能够很好的通过我们的控制系统来控制整套发酵系统的自动化发酵过程，达到堆肥发酵的最优控制，保证堆肥质量、减小堆肥发酵周期、节省人力物力资源。控制软件作为控制系统的大脑，是本次工程的核心，由于污染性固体废弃物好氧堆肥系统国成熟案例不多和它因地制宜的两个特点，决定了本次项目的控制算法必须是就地开发的，根据控制的输入和输出量，参考国外的文献资料，我们设计了单堆体软件的控制逻辑。

该控制思想在模拟状态下，曾成功地实现了对温度和含氧量的控制。从软件

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结构图中可以看出，我们需要知道：①不同阶段堆体氧浓度的最低值既a，b、c、d四个参数，②各个阶段最合适的控制温度，③风机的转速也就是间隙通风的时间。其实所有的这些值根据国外的文献记载和工艺要求，都可以初步定出，a，b、c、d氧浓度值根据国文献记载，大约在5%—15%左右；各个阶段合适的温度我们将配合项目的工艺技术人员，结合通风调试过程，一起来确定；风机按照要尽量柔和缓慢均匀通风。按照建设部颁发的行业标准《城市生活垃圾好氧静态堆肥处理技术规程(ＣＪＪＴ５２—９３)》，“标准状态的风量宜为每立方米垃圾０．０５～０．２０m3/ｍｉｎ；风压可按堆层每升高１m增加１０００～１５００Ｐａ选取。通风次数和时间应保证发酵在最适宜条件下进行”，这些定性的参考值，使得堆肥过程不再神秘，有章可循，有法可依，也为我们项目的调试打下了基础，节省了时间，我们认为作为一个有着较强技术实力的工程公司，我们完全有能力和信心做好本项目。

同时，对于具体这些值最合理的确定，还是我们需要下大力气，在现场调试时需要做的工作。我们将和业主有关人员一起，先按照理论计算出的各个反应阶段的需氧量结合国外文献给出的需氧量的经验值，对系统进行通风，通风时按照均匀柔和节能保护设备的原则，根据风机的转速和压力流量关系曲线，变频器较高效率的变频围，确定合适的通风转速和通风时间。然后对堆肥后的污染性固体废弃物的腐熟度，堆体堆肥反应的均匀性、有机物含量进行检测或化验室检验，并将这些结果进行分析和输入数学模型结算，然后调整通风量，如此反复试验，直至找到控制参数为止。

在保证一次发酵顺利稳定的运行情况下，我们在具体的发酵阶段中采用以下不同的控制方法来满足堆肥发酵不同阶段的最优控制。 1）时间控制法

时间控制法可分间歇通风。间歇式堆肥操作的气量控制实际上是控制温度,使其处于堆肥的最佳温度围并予以保持。而通风速率又可采用恒定和变化的两种,在堆肥的过程中,最好采用变化的通风速率。

间歇式堆肥过程的气量控制可分为三个阶段:

第一阶段通气量应尽量小,以保证在好氧条件的前提下使气体对堆肥的冷却作用最小,使堆温尽快达到最佳温度围55 - 60 度;

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第二阶段,应加大通气量,使反应热和散热量持平,以控制堆温不至过高; 第三阶段,反应速率因有机物含量的减少而下降,无法产生足够热量以维持最佳堆温,温度开始降低,最好逐渐减小气量。

2）温度反馈控制法

在生产实际中,往往通过温度- 供气反馈系统来完成温度的自动控制。堆肥作为一种生物反应系统,是与非生物系统有差别的。对于非生物系统而言,反应速度直接与温度相关,一般情况下,温度越高,反应速度越快。然而,靠酶催化进行的堆肥生物化学反应系统,则只在某些限度围与温度正相关,当超过60 度时,温度若再增高,反应速度反而迅速衰退。当温度超过65～70 度时,进入孢子形成阶段,因为孢子为非活动状态,使有机物的分解速度相应变慢。此外,在此温度围,形成的孢子再发芽繁殖的可能性也很小。所以高温堆肥温度最好控制在55～60 度左右。当温度达到60 度时,通过温度- 供气反馈装置启动鼓风机进行通风,以降低堆温;当温度低于60 度时,停止鼓风,让堆温上升;如此反复,使堆温始终保持在60 度左右。这也是去除过多水分的有效方法。 3）耗氧速率控制法

耗氧速率可作为好氧微生物分解和转化有机物速率的标志。在污染性固体废弃物堆肥过程中,单位时间被分解和转化的有机物越多,微生物的耗氧速率亦越大,这时就需要加大通气量。堆料孔隙中氧浓度大于10 %时,耗氧速率不变,即微生物的活动正常;当氧浓度低于10 %时,氧的扩散动力降低,传递速度变慢,由此降低了提供给好氧微生物进行生化反应所必须的氧,这将影响到微生物的正常活动,使其分解有机物的速度变慢,氧浓度越低,这种影响就越大。所以,为提高堆肥速率,应保证足够的氧浓度,以缩短堆肥发酵的周期。 4）综合控制法

综合以上各种控制方式，取长补短，采用综合控制方式将有效提高控制系统的的最大价值，提高堆肥效率，将温度传感器及氧气传感器等测得的数据连续输入控制器,经过程序加工处理后,来反馈控制鼓风机的运行。可将温度控制法和耗氧速率控制法有机地结合起来,保持最佳的堆温和氧含量,当氧浓度控制在15 %左右时,可保证在整个堆肥过程中堆温不会超过70度,水分含量逐渐降低,获得满意的卫生学效果和合格的堆肥产品,并实现堆肥通风系统的完全自动化控

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制。

2．臭气控制系统

堆肥发酵车间，由于发酵过程中会产生很多氨气等有害气体，由此造成对人体及周围环境的的危害，环境的污染及人体的危害，使我们清醒的认识到在处理污染性固体废弃物的同时，也要避免二次污染的产生。因此在污染性固体废弃物堆肥发酵过程中臭气污染的治理是一个重要的环节。采取的控制策略是根据我们公司自己研发的相关气体的传感器，通过一定的信号形式采集到控制器中，通过控制器的运算以及结合目前的实际情况来对排气的风机进行启动和停止的控制。

5.6.3.

输入 输出 系统的I/O点数分布（单槽）

输入、输出、通讯类型 模拟量输入AI 数字量输入DI 数字量输出DO 模拟量输出 RS485 RJ45 单位 点 点 点 点 个 个 个 通讯 输入、输出点数合计(不含通讯接口数量) 5.6.4. 系统的硬件组成（单槽）

型号 BRET-CC100A 品牌 瑞阳恒兴 瑞阳恒兴 单位 个 批 序号 设备名称 1 智能堆肥控制器 1 测量仪表 5.7. 系统涉及的上位部分

污染性固体废弃物堆肥发酵自动控制系统注重于节省劳动力，提高生产的效率和技术水平，实现温度、氧浓度的测量记录和调节的自动化控制，实现温度控制、氧浓度控制和堆料含水率的调整的结合。从而大幅度提高污染性固体废弃物堆肥生产的技术水平，协助推进污染性固体废弃物堆肥系统的高效、高产。

5.7.1. 上位系统的组成

数据服务器，操作员站、工程师站、通讯网关、以太网交换机、防火墙、打印机、UPS电源等组成。对规模较小的可以不设置数据服务器，由工程师站兼数据服务器的功能。

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5.7.2. 上位软件的特点

使用1-2套组态软件作为开发平台，开发系统是一个集成的开发环境，可以创建工程画面、分析曲线、报表生成，定义变量、编制动作脚本等，同时可以配置各种系统参数等。最好用“组态”在这里完成，运行系统将开发完的系统进行执行，完成计算机监控的过程。开发人员可以在开发环

境中完成监控界面的设计、动画连接的定义、数据库的配置等。开发系统可以方便的生成各种复杂生动的画面，可以逼真的反映现场数据。组态软件经过二次开发，可以实现以下多种功能： 1动态图形及实时数据显示

在上位监控管理计算机彩色显示器上，动态实时显示温室的参数等各主要工艺设备的运行状态、温度、氧气等过程控制的运行趋势的生产运行情况，能从总图详图多层次监测。 2报警处理

计算机系统配置了故障处理专家系统软件，通过预装的专家系统得到故障原因的详细资料及排除故障的对策。在任何时间和在

任何显示上工作站都能在画面顶部或底部显示出总的报警信息，操作人员点击该报警信息可以快速地调出与本报警有关的画面，该画面可以显示出故障原因的详细资料及排除故障的对策。

所有的报警信号都以时间先后排队，该队可以在画面上显示并存贮在存。在任何时间该队列在画面上保留最新的128个报警点，发生事件报警时候相关的信息发布以及报警铃声、报警事件的确认；查询和存储功能及相关设定报警点的修改。 3历史数据的存档

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